-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils.
-
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 196 53 543 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Blechformteils durch Tiefziehen bekannt. Üblicherweise werden für ein solches Verfahren Blechplatinen aus einem Bandmaterial abgelängt und anschließend zur Umformung bereitgestellt. Um die Umformung zu verbessern und/oder den Umformgrad zu erhöhen, wird die Blechplatine im Bereich der Formgebung erwärmt. Dabei ist allerdings mit Verzug zu rechnen, sodass das entstehende Blechbauteil maßlich ungenau wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 53 543 A1 ist es nun bekannt, ein Blechformteil zu schaffen, welches entsprechend den Festigkeits- beziehungsweise Steifigkeitsanforderungen unterschiedliche Materialstärken ausweist. Dabei kann es insbesondere infolge einer Blechverdickung lokal eine erhöhte Steifigkeit besitzen, wodurch Verzüge bei der Erwärmung verringert werden. Dies ist jedoch nur in den Bereichen größerer Wandstärke der Fall, wobei solche Blechplatinen entgegen dem Leichtbaugedanken ein erhöhtes Gewicht aufweisen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem der Gegenstand des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Es wird ein erstes Blechteil lokal in wenigstens einem Erwärmungsbereich erwärmt. Das erste Blechteil wird in wenigstens einem Umformbereich umgeformt, wobei der Umformbereich von dem Erwärmungsbereich verschieden und insbesondere räumlich separat ist. Die Umformung wird so durchgeführt, dass an dem ersten Blechteil ein ebener Bereich verbleibt. Der Umformbereich wird – insbesondere anschließend nach dem Umformen – abgetrennt, und es wird ein zweites Blechteil aus dem ersten Blechteil erhalten, wobei das zweite Blechteil den Umformbereich nicht mehr aufweist. Das zweite Blechteil wird dann unter lokaler Erwärmung umgeformt, und es wird aus dem zweiten Blechteil ein Blechbauteil erhalten. Im Rahmen des Verfahrens ist es in einfacher Weise möglich, ein leichtes Blechbauteil zu schaffen, das bei lokaler Erwärmung in der Umformung möglichst keine Verzugserscheinungen, vorzugsweise keine Verzugserscheinungen, aufweist. Dazu wird das erste Blechteil lokal erwärmt und so umgeformt, dass bei der Umformung ein ebener Bereich, insbesondere ein ebener Boden, belassen bleibt. Dass der Umformbereich von dem Erwärmungsbereich verschieden ist, bedeutet insbesondere, dass der umgeformte Bereich, mithin der Umformbereich, außerhalb des Erwärmungsbereichs liegt. Das erste Blechteil wird also gerade dort umgeformt, wo es nicht erwärmt wurde, beziehungsweise der wenigstens eine Erwärmungsbereich wird bei der Umformung ausgespart.
-
Der Umformbereich wird vorzugsweise abgeschnitten, wobei er insbesondere von dem ebenen Bereich oder dem ebenen Boden getrennt wird. Hierdurch wird das zweite Blechteil erhalten, das bevorzugt ein ebenes Blechteil mit kleinerer Fläche als das erste Blechteil darstellt. Insbesondere besteht das zweite Blechteil vorzugsweise aus dem ebenen Bereich oder dem ebenen Boden des ersten Blechteils. Das so entstandene, kleinere zweite Blechteil wird dann zu dem Blechbauteil umgeformt, nämlich unter dem Einfluss lokaler Erwärmung, wobei es in diesem zweiten Fall möglich ist, dass das zweite Blechteil in einem umgeformten Bereich erwärmt wird, sodass die Umformung durch die Erwärmung direkt unterstützt wird.
-
Aufgrund der Umformung des ersten Blechteils und einer damit einhergehenden Kaltverfestigung wird dem ebenen Bereich oder dem ebenen Boden und damit auch dem zweiten Blechteil eine erhöhte Eigensteifigkeit verliehen, welche dafür sorgt, dass bei der lokalen Warmumformung des zweiten Blechteils zu dem Blechbauteil keine oder nur zu vernachlässigende Verzüge auftreten. Somit ist es möglich, die Wandstärke des ersten Blechteils, also des Ausgangsteils, und damit zugleich auch des zweiten Blechteils, geringer zu wählen, wodurch das spätere Blechbauteil relativ leicht wird. Da keine Verzüge auftreten, kann das Blechbauteil reproduzierbar und prozesssicher mit genauen Abmessungen ausgebildet werden. Des Weiteren ist das Blechbauteil durch die erhöhte Eigensteifigkeit stabiler und weist infolge der höheren Eigenfrequenz ein verbessertes Schwingverhalten auf.
-
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das erste Blechteil lokal in dem ebenen Bereich erwärmt wird. Damit ist zum einen sichergestellt, dass der Umformbereich außerhalb des wenigstens einen Erwärmungsbereichs angeordnet ist, zum anderen wird gerade der Bereich wärmebehandelt, der später auch als zweites Blechteil weiterverarbeitet wird, sodass das weiterzuverarbeitende, zweite Blechteil von der Erwärmung des ersten Blechteils profitiert.
-
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Erwärmung in dem wenigstens einen Erwärmungsbereich zugleich mit der Umformung in dem wenigstens einen Umformbereich durchgeführt wird. Hierdurch können die Erwärmung einerseits und die Umformung des ersten Blechteils andererseits sehr effizient und zeitlich kombiniert erfolgen, wobei insbesondere die lokale Erwärmung bevorzugt im gleichen Schritt wie die Umformung selbst erfolgt. Besonders bevorzugt erfolgt die lokale Erwärmung in einem Umformwerkzeug, welches die Umformung in dem wenigstens einen Umformbereich durchführt. Dies hat sowohl logistische als auch energetische Vorteile und spart insbesondere einen separaten Arbeitsschritt sowie Herstellungszeit.
-
Alternativ ist es möglich, dass die Erwärmung in einem eigenen, insbesondere dem Umformschritt vorgelagerten Schritt erfolgt.
-
Die Erwärmung wird vorzugsweise mittels einer in ein Umformwerkzeug integrierten Heizeinrichtung durchgeführt, wobei eine solche Heizeinrichtung insbesondere als Induktor, als Heizwendel, oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein kann.
-
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass als erstes Blechteil eine – vorzugsweise ebene – Blechplatine verwendet wird, wobei das zweite Bauteil bevorzugt in Form einer kleineren – vorzugsweise ebenen – Blechplatine erhalten wird. Dies stellt eine ebenso einfache wie günstige Ausgestaltung des Verfahrens dar, da eine Blechplatine in einfacher Weise bereitgestellt werden kann. Weiterhin ist die kleinere Blechplatine des zweiten Blechteils besonders geeignet zur Umformung zu einem Blechbauteil. Wird die größere Blechplatine des ersten Blechteils in dem wenigstens einen Umformbereich umgeformt, sodass ein ebener Bereich und insbesondere ein ebener Boden belassen bleibt, und wird anschließend der wenigstens eine Umformbereich abgetrennt, vorzugsweise angeschnitten, so verbleibt als zweites Blechteil der ebene Bereich oder der ebene Boden der Ausgangsplatine, wobei es sich hierbei wiederum um eine – nun allerdings kleinere – ebene Blechplatine handelt.
-
Schließlich wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass als erstes Blechteil ein Blechteil mit homogener Stärke oder homogener Dicke gewählt wird. Im Rahmen des Verfahrens können vorteilhaft Blechteile und insbesondere Blechplatinen verwendet werden, die eine homogene Stärke oder Dicke aufweisen. Da nämlich im Rahmen des Verfahrens eine erhöhte Eigensteifigkeit in dem Blechteil selbst erzeugt wird, bedarf es keiner lokal verschiedenen Wandstärken, um unzulässig hohe Verzüge bei der Erwärmung und/oder Umformung zu vermeiden. Das Verfahren ist daher äußerst flexibel, vielseitig und auch kostengünstig einsetzbar.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschritts einer Ausführungsform des Verfahrens;
-
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts der Ausführungsform gemäß 1, und
-
3 eine schematische Darstellung eines dritten Verfahrensschritts der Ausführungsform des Verfahrens gemäß den 1 und 2.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschritts einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Blechbauteils. Dabei wird ein erstes Blechteil 1 – vorzugsweise eine ebene Blechplatine – lokal hier in zwei Erwärmungsbereichen 3 erwärmt und in wenigstens einem Umformbereich 5, der hier beispielsweise – in eine Umfangsrichtung gesehen – umlaufend angeordnet sein kann, umgeformt. Dies erfolgt hier kombiniert und in einem selben Verfahrensschritt wie die Erwärmung in einem Umformwerkzeug 7, welches ein Obergesenk 9 und ein Untergesenk 11 aufweist. Dabei sind das Obergesenk 9 und das Untergesenk 11 relativ zueinander verlagerbar, um das erste Blechteil 1 in dem Umformbereich 5 umzuformen.
-
Bei der hier dargestellten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Umformwerkzeug 7 verwendet, welches in das Untergesenk 11 integrierte Heizeinrichtungen 13 aufweist. Diese können beispielsweise als Induktoren ausgebildet sein.
-
Es zeigt sich, dass der wenigstens eine Umformbereich 5 außerhalb des wenigstens einen Erwärmungsbereichs 3, insbesondere außerhalb der beiden Erwärmungsbereiche 3, angeordnet ist, hier insbesondere – in radialer Richtung gesehen – außerhalb der Erwärmungsbereiche 3. Dabei wird die Umformung so durchgeführt, dass an dem ersten Blechteil 1 ein ebener Bereich 15 verbleibt. Anhand von 1 wird auch klar, dass das erste Blechteil 1 lokal in dem ebenen Bereich 15 erwärmt wird.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Schritts der Ausführungsform des Verfahrens gemäß 1. Hier ist dargestellt, dass der Umformbereich 5 von dem ebenen Bereich 15 abgetrennt, vorzugsweise abgeschnitten wird, nämlich an durch Pfeile P markierten Stellen. Dabei zeigt sich auch, dass die Erwärmungsbereiche 3 nicht mit dem Umformbereich 5 abgetrennt werden, sondern vielmehr in dem ebenen Bereich 15 angeordnet sind und an diesem verbleiben.
-
3 zeigt einen dritten Verfahrensschritt der Ausführungsform des Verfahrens gemäß den 1 und 2. Dabei zeigt sich, dass durch das Abtrennen des Umformbereichs 5 ein zweites Blechteil 17 erhalten wird, welches hier insbesondere aus dem ebenen Bereich 15 einschließlich der Erwärmungsbereiche 3 besteht. Es weist dagegen den Umformbereich 5 nicht mehr auf, da dieser ja abgetrennt wurde. Insbesondere entsteht das zweite Blechteil 17 als ebenes Blechteil, insbesondere als ebene Blechplatine. Diese wird vorzugsweise unter lokaler Erwärmung zu einem Blechbauteil umgeformt, welches hierdurch erhalten wird. Dabei ist es möglich, dass auch diese zweite Erwärmung in den bereits zuvor erwärmten Erwärmungsbereichen 3 erfolgt. Es ist aber auch möglich, dass das zweite Blechteil 17 in Bereichen erwärmt wird, welche von den ursprünglichen Erwärmungsbereichen 3 verschieden sind oder lediglich bereichsweise mit diesen überlappen.
-
Es zeigt sich anhand der schematischen Darstellung in den Figuren auch, dass bevorzugt als erstes Blechteil 1 ein Blechteil, insbesondere eine Blechplatine, mit homogener und insbesondere über seine gesamte Erstreckung konstanter Stärke oder Dicke gewählt wird.
-
Im Rahmen des Verfahrens wird insgesamt ein thermischer Verzug bei lokaler Erwärmung von ebenen Blechplatinen reduziert. Dadurch fallen Einschränkungen im Handling bei der Verarbeitung, beispielsweise bei der Stapelbarkeit, Positionierung, einem automatisierten Transfer, und weiteren Verfahrensschritten, weg. Dabei wird durch gezieltes Einbringen von Umformungen in die ebene Platine eine Eigensteifigkeit erzeugt.
-
Die umgeformten Bereiche 5 dürfen aber nicht innerhalb der späteren Zielplatine, also innerhalb des entstehenden, zweiten Blechteils 17 liegen. Letztlich basiert das Konzept auf einem zweitstufigen Prozess für die Erwärmung von ebenen Platinen, wobei ein erster Schritt eine Erwärmung und eine Einbringung von Eigensteifigkeit vorsieht, wobei ein zweiter Schritt einen Beschnitt der in dem ersten Schritt behandelten, ebenen Platine vorsieht. Insgesamt wird so eine ebene, verzugsarme Platine für einen weiteren Umformprozess im Rahmen einer thermisch unterstützten Prozesskette erhalten. Somit wird eine verzugsarme lokale Erwärmung von ebenen Platinen ermöglicht.
-
Insgesamt zeigt sich so, dass es mithilfe des Verfahrens in einfacher Weise möglich ist, ein leichtes Blechbauteil mit erhöhter Eigensteifigkeit reproduzierbar, prozesssicher und mit genauen Abmessungen auszubilden. Dabei ist das Blechbauteil stabiler und weist infolge höherer Eigenfrequenzen ein verbessertes Schwingungsverhalten auf.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
